基于MATLAB的数字图像处理技术概述_周伟

信息与电脑

China Computer&Communication

2010年5月刊

基于MATLAB的数字图像处理技术概述

周 伟1,2

（1.青岛科技大学 信息科学技术学院，山东 青岛 266061；2.德州职业技术学院 计算机信息技术工程系，山东德州 253034)

摘要：近几年来，随着多媒体技术和因特网的迅速发展和普及，数字图像处理技术受到了前所未有的广泛重视，出现了许多新的应用领域。最显著的是数字图像处理技术已经从工业领域、实验室走入了商业领域及办公室，甚至走入了人们的日常生活。本文主要研究基于MATLAB工具的数字图像处理技术，首先介绍数字图像处理技术涉及到的基本概念，然后介绍了数字图像处理技术的主要内容，最后介绍了可实现数字图像处理技术的一种有效的实用工具——MATLAB技术。

关键词：数字图像处理；MATLAB； 图像增强；图像分割

中图分类号：TP317.4 文献标识码：Ａ　文章编号：1003-9767（2010）05-0028-01

1. 数字图像处理技术概述

图像的数字处理是在以电子计算机为中心，包括各种输入、输出及显示设备在内的数字图像处理系统上进行的，是将连续的模拟图像变成离散的数字图像后，用建立在特定的物理模型和数学模型基础上编制的程序〔软件〕控制，运行并实现种种要求的处理。

利用计算机对图像信息的处理，其处理特点可以基本分成两大类：

一类是以最终恢复原图像为前提的信息压缩和用与原图像相异的形式有效的表现和显示图像的图像变换处理。基于图像数据压缩的图像传输和存储，通过图像变换来改善图像的增强和恢复，都属于这一类。

另一类对图像的处理，主要是提取特征信息，其处理的最终目的是为了识别。处理时，对于那些用于判别景物的特征信息给予抽取，而其他信息则尽量予以舍弃，达到高度的信息压缩，并根据抽取的特征信息进行分类和识别。这一类对图像的计算机处理，属于数字模式识别的范畴。

使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。MATLAB的突出特点就是简洁。MATLAB既具有结构化的控制语句，又有面向对象编程的特性。MATLAB里语法限制不严格，程序设计自由度大，程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。

常用于数字图像处理技术的MATLAB函数有：

(1)数据输入输出函数：imread()和imwrite()可以读写bmp，jpg/jpeg，tif/ tiff等格式文件。

(2)图像显示函数：imshow()显示一幅图像。显示不同类型的图像，格式不一样。

(3)位平面操作函数：位平面操作函数bitset()和bitget()通常用于空间域，可以读取或设置图像象素的某一位，从而进行位平面分析。

(4)变换频函数：对信号采用不同的变换，是实现频域法水印的至关重要的一步，MATLAB中对一维信号和二维信号分别提供了各种变换和逆变换函数，比如离散余弦变换(DCT)函数、离散傅立叶变换(DFT)函数及离散小波变换(DWT)函数等。

MATLAB环境下的图像处理工具箱（Image Processing Toolbox，IPT）以数字图像处理理论为基础，用MATLAB语言构造出一系列用于图像数据显示与处理的Ｍ函数，这为利用MATLAB研究数字图像处理技术提供了方便。用MATLAB实现数字图像处理中的算法及变换只需要编写很少的代码，就可以实现数字图像处理中的要求，并把图像结果显示出来。由此可见，用MATLAB研究数字图像处理技术是很有效的。

2. 数字图像处理技术的主要内容

数字图像处理技术涉及很多学科，是一门多学科交叉应用技术，图像处理技术内容广泛，例如：图像获取、图像变换、图像识别、图像增强、图像复原等等。

(1)图像获取：图像获取也就是图像的数字化过程，就是把一幅模拟图像转换成适合计算机或数字设备处理的数字信号。这一过程主要包括摄取图像、光电转换、数字化等步骤。

(2)图像变换：一般指利用正交变换(诸如傅立叶变换、余弦变换等)的性质和特点，将图像转换到变换域中进行处理，如把时间域或空间域的图像转换到频率域的变换处理以改善图像的质量，同时还因为大多数变换都有快速实现的方法，从而大大提高了处理运算的速度等。

(3)图像识别：它可对文字、图像、图片、景物等模式信息加以处理和识别，以解决计算机与外部环境直接通信的这一重要问题。

4. 总结

本文介绍了数字图像处理技术的一些基本知识，并介绍了一种可实现数字图像处理技术的实用工具——MATLAB。近几年来，数字图像处理技术受到了前所未有的广泛重视，出现了许多新的应用领域。最显著的是数字图像处理技术已经从工业领域、实验室走入了商业领域及办公室，甚至走入了人们的日常生活。目前数字图像处理技术已经广泛的应用于办公自动化、工业机器人、地理数据处理、地理资源检测、遥感、交互式计算机辅助设计等领域。相信，有了一个高效实用的研究工具能起到事半功倍的效果，而这也会吸引越来越多的有识之士投入到数字图像处理技术的研究和产业化进程中来。

3. 一种可实现数字图像处理技术的实用工具——MATLAB

MATLAB的含义是矩阵实验室（MATRIX LABORATORY），是Mathwoks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无须定义维数的矩阵。MATLAB自问世以来，就以数值计算著称。MATLAB进行数值计算的基本单位是复数数组（或称阵列），这使得MATLAB高度“向量化”。经过十几年的完善和扩充，现已发展成为线性代数课程的标准工具。

被称为第四代计算机语言的MATLAB，利用其丰富的函数资源，

参考文献：

[1] Rafael C．Gonzalez，Richard E．Woods等．Digital Image prosessing Using MATLAB．北京：电子工业出版社，2004

[2] T．Poggio， H．Voorhees ，A．Yuille．A Regularized Solution to Edge Detection． MIT Artifi cial IntelLab， 1985

[3]何斌等．《Visual C++数字图像处理》．人民邮电出版社，2002年

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